CN114384296A - 电流检测装置 - Google Patents

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CN114384296A CN202111204864.1A CN202111204864A CN114384296A CN 114384296 A CN114384296 A CN 114384296A CN 202111204864 A CN202111204864 A CN 202111204864A CN 114384296 A CN114384296 A CN 114384296A
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Abstract

本申请提供一种电流检测装置，该电流检测装置通过配置在从转子呈辐射状地辐射出的磁通交叉的位置处的各磁传感器来检测流过多组的多相电枢绕组的电流，在该电流检测装置中，能够抑制因转子的磁通产生的电流检测误差而导致的输出转矩的控制精度发生劣化的情况。设定各组的各相磁传感器的磁通检测方向相对于与通过各磁传感器的径向正交的平面即径正交平面的倾斜角度，以使得第一组的纹波分量的正负符号与第二组的纹波分量的正负符号互不相同。

Description

电流检测装置
技术领域
本发明涉及电流检测装置。
背景技术
例如，存在有使用磁传感器检测具有两组三相绕组的交流旋转电机的各相绕组的电流的电流检测装置。但是，在各相的磁传感器中，有时会混入因其他相的电流而引起的干扰磁通，产生电流检测误差。提出了各种用于减小该误差的结构。
例如，专利文献1所述的电流检测装置将一相的电流路径形成为U字形，在电流的方向彼此相反的第1对置部和第2对置部配置了第1磁传感器和第2磁传感器，减小因外部干扰磁通而产生的电流检测误差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2018－96795号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在专利文献1的技术中，需要两个磁传感器来检测一相电流。例如，在具有两组三相绕组的交流旋转电机的情况下，由于需要12个磁传感器，因此与用一个磁传感器检测各相的情况相比，成本增加，并且装置大型化。
此外，如伦德尔型转子那样，转子的轴向一侧的部分成为N极或S极，并且当各磁传感器配置在转子的轴向一侧时，各磁传感器与从转子朝径向呈辐射状地辐射出的磁通相交叉。由于该转子的磁通，可能在各磁传感器中产生电流检测误差。
因此，本申请提供一种电流检测装置，该电流检测装置通过配置在与从转子呈辐射状地辐射出的磁通交叉的位置处的各磁传感器来检测流过两组多相电枢绕组的电流，在该电流检测装置中，能够抑制因转子的磁通产生的电流检测误差而导致的输出转矩的控制精度劣化的情况。
用于解决技术问题的技术手段
本申请所涉及的电流检测装置在具有转子、以及设有第一组的n相电枢绕组和第二组的n相电枢绕组(n是3以上的整数)的定子的交流旋转电机中，基于与用于向各组的各相电枢绕组提供电流的各组的各相连接线相对地配置的各组的各相磁传感器的输出信号，检测流过各组的各相电枢绕组的电流，在该电流检测装置中，
各组的各相所述磁传感器配置在与从所述转子朝径向呈辐射状地辐射的磁通相交叉的位置，
在所述第一组的n相电枢绕组中，在将所述转子的磁极相对于第一组的第k相电枢绕组的在电角度下的相位设为θek1，将由第一组的第k相所述磁传感器检测出的所述转子的磁通密度的分量即转子磁通密度的检测分量设为Bsk1时，第一组的纹波分量即R1被设为
[数学式1]
Figure BDA0003306436540000021
在所述第二组的n相电枢绕组中，在将所述转子的磁极相对于第二组的第h相电枢绕组的在电角度下的相位设为θeh2，将由第二组的第h相所述磁传感器检测出的所述转子的磁通密度的分量即转子磁通密度的检测分量设为Bsh2时，第二组的纹波分量即R2被设为
[数学式2]
Figure BDA0003306436540000031
时，
设定各组的各相所述磁传感器的磁通检测方向相对于与通过各所述磁传感器的径向正交的平面即径正交平面的倾斜角度，以使得所述第一组的纹波分量的正负符号与所述第二组的纹波分量的正负符号互不相同。
发明效果
由于将各组的d轴的电流检测值相加而得到的d轴的和电流的检测值的检测误差分量、以及将各组的q轴的电流检测值相加而得到的q轴的和电流的检测值的检测误差分量，导致输出转矩的控制精度劣化。然而，d轴和q轴的和电流的检测值包含有因转子的磁通而引起的检测误差分量，该检测误差分量是通过将第一组的纹波分量和第二组的纹波分量相加而获得的。根据本申请所涉及的电流检测装置，由于设定了各磁传感器的磁通检测方向的倾斜角度以使得第一组的纹波分量的正负符号与第二组的纹波分量的正负符号互不相同，因此第一组的纹波分量和第二组的纹波分量可以相互抵消，可以减小在d轴和q轴的和电流的检测值中所包含的因转子的磁通而引起的检测误差分量。因此，通过减小d轴和q轴的和电流的检测误差分量，可以提高输出转矩的控制精度。
附图说明
图1是实施方式1所涉及交流旋转电机及控制装置的简要结构图。
图2是说明实施方式1所涉及的电枢绕组的相位的图。
图3是实施方式1所涉及的控制装置的简要框图。
图4是说明实施方式1所涉及的磁传感器的配置的图。
图5是实施方式1所涉及的伦德尔型转子的立体图。
图6是实施方式1所涉及的交流旋转电机的示意性剖视图。
图7是说明由实施方式1所涉及的磁传感器检测出的磁通的图。
图8是说明实施方式1所涉及的具备集磁芯体的磁传感器的图。
图9是说明实施方式1所涉及的磁传感器的配置的图。
图10是说明实施方式1所涉及的电枢绕组的相位的图。
图11是说明实施方式2所涉及的电枢绕组的相位的图。
图12是实施方式1所涉及的控制装置的硬件结构图。
具体实施方式
1.实施方式1
参照附图说明实施方式1所涉及的电流检测装置。图1是本实施方式所涉及的交流旋转电机1及控制装置10的简要结构图。电流检测装置组装在交流旋转电机1和控制装置10中。
1-1.交流旋转电机1
交流旋转电机1包括定子18和配置在定子18的径向内侧的转子14。第一组的n相电枢绕组和第二组的n相电枢绕组(n是3以上的整数)卷绕在定子18的铁芯上。在本实施方式中，n被设定为3。即，定子18上设置有第一组的U1相、V1相和W1相的三相电枢绕组Cu1、Cv1和Cw1，以及第二组的U2相、V2相和W2相的三相电枢绕组Cu2、Cv2和Cw2。各组的三相电枢绕组可采用星形连接或三角形连接。
在本实施方式中，如图2所示的示意图那样，第二组的三相电枢绕组Cu2、Cv2、Cw2的位置相对于第一组的三相电枢绕组Cu1、Cv1、Cw1的位置的在电角度下的相位差Δθ被设定为Δθ＝－π/6(-30度)。另外，电角度是通过将转子14的机械角乘以磁体的极对数而获得的角度。
转子14设置有磁体。在本实施方式中，励磁绕组4卷绕在转子14的铁芯上，并且转子14的磁体是由励磁绕组进行励磁的磁体。因此，交流旋转电机1是励磁绕组型的同步旋转电机。转子14的磁体可以是永磁体。
转子14设置有用于检测转子14的旋转角度(旋转角度)的旋转传感器15。旋转传感器15的输出信号被输入到控制装置10。对于旋转传感器15，使用霍尔元件、旋转变压器或编码器的各种传感器。也可以构成为不设置旋转传感器15，而基于通过将高次谐波分量叠加在后述电流指令值上而获得的电流信息等来推定旋转角度(磁极位置)(所谓的无传感器方式)。
1-2.直流电源2
直流电源2向第一组逆变器IN1、第二组逆变器IN2和转换器9输出直流电压Vdc。作为直流电源2，使用电池、DC-DC转换器、二极管整流器、PWM整流器等输出直流电压的任意设备。平滑电容器3并联连接到直流电源2。
1-3.逆变器
第一组逆变器IN1在直流电源2和第一组三相电枢绕组之间进行功率转换。第二组逆变器IN2在直流电源2和第二组三相电枢绕组之间进行功率转换。
第一组逆变器IN1与第一组的三相的各相电枢绕组相对应地设置有3个串联电路，该串联电路串联连接有与直流电源2的正极侧相连接的正极侧的开关元件SP1、以及与直流电源2的负极侧相连接的负极侧的开关元件SN1。各串联电路中的2个开关元件的连接点与第一组的对应相的电枢绕组相连接。
具体地说，在第一组U相串联电路中，U相正极侧的开关元件SPu1和U相负极侧的开关元件SNu1串联连接，2个开关元件的连接点连接到第一组的U相电枢绕组Cu1。在第一组V相串联电路中，V相正极侧的开关元件SPv1和V相负极侧的开关元件SNv1串联连接，2个开关元件的连接点连接到第一组的V相电枢绕组Cv1。在第一组W相串联电路中，W的正极侧的开关元件SPw1和W相的负极侧的开关元件SNw1串联连接，2个开关元件的连接点连接到第一组的W相电枢绕组Cw1。
第二组逆变器IN2与第二组的三相的各相电枢绕组相对应地设置有3个串联电路，该串联电路串联连接有与直流电源2的正极侧相连接的正极侧的开关元件SP2、以及与直流电源2的负极侧相连接的负极侧的开关元件SN2。各串联电路中的2个开关元件的连接点与第二组的对应相的电枢绕组相连接。
具体地说，在第二组U相串联电路中，U相正极侧的开关元件SPu2和U相负极侧的开关元件SNu2串联连接，2个开关元件的连接点连接到第二组的U相电枢绕组Cu2。在第二组V相串联电路中，V相正极侧的开关元件SPv2和V相负极侧的开关元件SNv2串联连接，2个开关元件的连接点连接到第二组的V相电枢绕组Cv2。在第二组W相串联电路中，W的正极侧的开关元件SPw2和W相的负极侧的开关元件SNw2串联连接，2个开关元件的连接点连接到第二组的W相电枢绕组Cw2。
各组的逆变器的开关元件使用反向并联连接了二极管的IGBT(Insulated GateBipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、反向并联连接了二极管的双极晶体管、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。各开关元件的栅极端子经由栅极驱动电路等被连接到控制装置10。因此，各开关元件通过从控制装置10输出的开关信号进行导通或关断。
1-4.磁传感器MS
设置用于检测各组的各相电枢绕组的电流的各组的各相磁传感器MS。磁传感器MS是霍尔元件等。在各组的各相电枢绕组中依次设置磁传感器MS。各组的各相磁传感器MS与用于向各组的各相电枢绕组提供电流的各组的各相连接线WR相对地配置。具体地说，磁传感器MS与连接各组的逆变器和各组的三相电枢绕组的6条连接线WR分别相对地配置。第一组的U1相磁传感器MSu1与第一组的U1相连接线WRu1相对地配置，第一组的V1相磁传感器MSv1与第一组的V1相连接线WRv1相对地配置，第一组的W1相磁传感器MSw1与第一组的W1相连接线WRw1相对地配置。第二组的U2相磁传感器MSu2与第二组的U2相连接线WRu2相对地配置，第二组的V2相磁传感器MSv2与第二组的V2相连接线WRv2相对地配置，第二组的W2相磁传感器MSw2与第二组的W2相连接线WRw2相对地配置。各磁传感器MS的输出信号被输入到控制装置10。
1-5.转换器9
转换器9具有开关元件，在直流电源2和励磁绕组4之间进行功率转换。在本实施方式中，转换器9是H桥电路，该H桥电路设有2个串联电路，该串联电路通过将连接到直流电源2的正极侧的正极侧开关元件SP和连接到直流电源2的负极侧的负极侧开关元件SN串联连接而成。第一串联电路28中的正极侧开关元件SP1和负极侧开关元件SN1之间的连接点被连接到励磁绕组4的一端，第二串联电路29中的正极侧开关元件SP2和负极侧开关元件SN2之间的连接点被连接到励磁绕组4的另一端。
转换器9的开关元件使用反向并联连接了二极管的IGBT、反向并联连接了二极管的双极晶体管、MOSFET等。各开关元件的栅极端子经由栅极驱动电路等连接到控制装置10。因此，各开关元件通过从控制装置10输出的开关信号进行导通或关断。
此外，转换器9可以设为其它结构，例如用二极管代替第一串联电路28的负极侧开关元件SN1，或者用二极管代替第二串联电路29的正极侧开关元件SP2。
励磁电流传感器6是用于检测作为流过励磁绕组4的电流的励磁电流If的电流检测电路。本实施方式中，励磁电流传感器6设置在第一串联电路28的连接点和励磁绕组4的一端之间的电线上。励磁电流传感器6可以设置在能够检测励磁电流If的其他部位。励磁电流传感器6的输出信号被输入到控制装置10。励磁电流传感器6是霍尔元件、分流电阻等电流传感器。
1-6.控制装置10
控制装置10通过第一组逆变器IN1和第二组逆变器IN2以及转换器9来控制交流旋转电机1。如图3所示，控制装置10具有旋转检测部31、电枢电流检测部32、电枢电流控制部33、励磁电流检测部34和励磁电流控制部35等功能部。控制装置10的各功能由控制装置10所具备的处理电路来实现。具体而言，控制装置10如图12所示，具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)等运算处理装置90(计算机)、与运算处理装置90交换数据的存储装置91、向运算处理装置90输入外部信号的输入电路92、从运算处理装置90向外部输出信号的输出电路93、以及与外部装置进行数据通信的通信电路94等，来作为处理电路。
作为运算处理装置90，可以设置ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、IC(Integrated Circuit：集成电路)、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、各种逻辑电路和各种信号处理电路等。另外，作为运算处理装置90，也可以设置多个同种类或不同种类的运算处理装置来分担执行各处理。作为存储装置91，具备构成为能从运算处理装置90读取数据并向运算处理装置90写入数据的RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、以及构成为能从运算处理装置90读取数据的ROM(Read Only Memory：只读存储器)等。输入电路92连接有旋转传感器15、各组的各相磁传感器MS、励磁电流传感器6等各种传感器，并具备将这些传感器的输出信号输入到运算处理装置90的A/D转换器等。输出电路93连接有用于对第一组逆变器IN1和第二组逆变器IN2以及转换器9的开关元件进行导通关断驱动的栅极驱动电路等电负载，并且输出电路93包括用于从运算处理装置90向这些电负载输出控制信号的驱动电路等。通信电路94与外部装置进行通信。
控制装置10所具备的各控制部31～35等的各功能通过运算处理装置90执行ROM等存储装置91所存储的软件(程序)，并与存储装置91、输入电路92、以及输出电路93等控制装置10的其他硬件进行协作来实现。另外，各控制部31～35等使用的各种设定数据作为软件(程序)的一部分被存储在ROM等存储装置91中。以下，对控制装置10的各功能进行详细说明。
<旋转检测部31>
旋转检测部31检测在电角度下的转子的磁极位置θ(转子的旋转角度θ)和旋转角速度ω。本实施方式中，旋转检测部31基于旋转传感器15的输出信号来检测在电角度下的磁极位置θ(旋转角度θ)和旋转角速度ω。磁极位置设定在转子中所设有的电磁体的N极的方向上。本实施方式中，磁极位置θ(旋转角度θ)是以第一组的U1相电枢绕组为基准的在电角度下的磁极(N极)的位置(角度)。根据图2所示的第一组的电枢绕组和第二组的电枢绕组的相位差π/6，以第二组的U2相电枢绕组为基准的在电角度下的磁极(N极)的位置(角度)为θ―π/6。
另外，旋转检测部31可以被构成为：基于通过将高次谐波分量叠加在电流指令值上而获得的电流信息等来推定旋转角度(磁极位置)，而不使用旋转传感器(所谓的无传感器方式)。
<电枢电流检测部32>
电枢电流检测部32基于各组的各相磁传感器MS的输出信号，检测在各组的各相电枢绕组中流过的电枢绕组电流。具体地说，电枢电流检测部32基于第一组的U1相磁传感器MSu1的输出信号来检测第一组的U1相电枢绕组电流iu1s，基于第一组的V1相磁传感器MSv1的输出信号来检测第一组的V1相电枢绕组电流iv1s，并且基于第一组的W1相磁传感器MSw1的输出信号来检测第一组的W1相电枢绕组电流iw1s。此外，电枢电流检测部32基于第二组的U2相磁传感器MSu2的输出信号来检测第二组的U2相电枢绕组电流iu2s，基于第二组的V2相磁传感器MSv2的输出信号来检测第二组的V2相电枢绕组电流iv2s，并且基于第二组的W2相磁传感器MSw2的输出信号来检测第二组的W2相电枢绕组电流iw2s。
<电枢电流控制部33>
电枢电流控制部33使用最大转矩电流控制、弱磁通控制、Id＝0控制等矢量控制，基于转矩指令值、旋转角速度ω等，计算第一组的d轴和q轴的电流指令值id1c、iq1c和第二组的d轴和q轴的电流指令值id2c、iq2c。
d轴被确定在磁体的磁极(N极)的方向上，q轴被确定在从d轴以电角度前进90度的方向上。
电枢电流控制部33如下式所示那样，基于磁极位置θ进行三相两相转换和旋转坐标变换，将第一组的三相电枢绕组的电流检测值iu1s、iv1s、iw1s变换为第一组的d轴电流检测值id1s和q轴电流检测值iq1s。
[数学式3]
Figure BDA0003306436540000101
电枢电流控制部33如下式所示那样，基于磁极位置θ进行三相两相转换和旋转坐标变换，将第二组的三相电枢绕组的电流检测值iu2s、iv2s、iw2s变换为第二组的d轴电流检测值id2s和q轴电流检测值iq2s。
[数学式4]
Figure BDA0003306436540000102
如上所述，以第二组的U2相电枢绕组为基准的磁极位置为θ－π/6，因此，在式(1)的坐标变换和式(2)的坐标变换之间设有相位差π/6。
电枢电流控制部33通过PI控制等计算第一组的d轴和q轴的电压指令值Vd1c和Vq1c，使得第一组的d轴和q轴的电流检测值id1s和iq1s接近第一组的d轴和q轴的电流指令值id1c和iq1c。接着，电枢电流控制部33如下式所示那样，基于磁极位置θ进行固定坐标变换和两相三相转换，将第一组的d轴和q轴的电压指令值Vd1c、Vq1c变换为第一组的三相电压指令值Vu1c、Vv1c、Vw1c。
[数学式5]
Figure BDA0003306436540000103
电枢电流控制部33通过PI控制等计算第二组的d轴和q轴的电压指令值Vd2c和Vq2c，使得第二组的d轴和q轴的电流检测值id2s和iq2s接近第二组的d轴和q轴的电流指令值id2c和iq2c。接着，电枢电流控制部33如下式所示那样，基于磁极位置θ进行固定坐标变换和两相三相转换，将第二组的d轴和q轴的电压指令值Vd2c、Vq2c变换为第二组的三相电压指令值Vu2c、Vv2c、Vw2c。
[数学式6]
Figure BDA0003306436540000111
与式(1)和式(2)同样地，在式(3)的坐标变换和式(4)的坐标变换之间设有相位差π/6。另外，为了提高电压利用率，电枢电流控制部33可以对第一组和第二组的三相电压指令值施加空间矢量调制、两相调制等公知的调制。
电枢电流控制部33基于第一组的三相电压指令值Vu1c、Vv1c、Vw1c，通过PWM控制(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)对第一组逆变器IN1的多个开关元件进行导通关断控制。并且，电枢电流控制部33基于第二组的三相电压指令值Vu2c、Vv2c、Vw2c，通过PWM控制对第二组逆变器IN2的多个开关元件进行导通关断控制。作为PWM控制，使用已知的载波比较PWM或空间矢量PWM。
<励磁电流的控制>
励磁电流检测部34基于励磁电流传感器6的输出信号，检测作为流过励磁绕组4的电流的励磁电流Ifs。励磁电流控制部35基于转矩指令值等设定励磁电流指令值Ifc。励磁电流控制部35通过PI控制等计算励磁电压指令值Vf，使得励磁电流的检测值Ifs接近励磁电流指令值Ifc。接着，励磁电流控制部35基于励磁电压指令值Vf，通过PWM控制对转换器9的多个开关元件进行导通关断控制。
1-7.减小因转子磁通而引起的电流检测误差的磁传感器MS的配置
图4是示出沿轴向观察到的、各组的各相磁传感器MS的配置位置的示意图。各组的各相磁传感器MS配置在与从转子14朝径向呈辐射状地辐射出的磁通相交叉的位置。
在本实施方式中，与各磁传感器MS交叉的转子的磁通方向和磁通密度不根据转子的旋转而改变。换言之，从配置在各磁传感器MS的径向内侧的转子的部分(在本例中为旋转轴14a)呈辐射状地辐射出的磁通密度在周向上不发生变化。另外，与各磁传感器MS交叉的转子的磁通方向和磁通密度可以因从沿周向交替地配置的N极和S极的磁极辐射出的磁通的影响等而根据转子的旋转稍微发生变化(例如，在±10％的范围内)。
<伦德尔型转子>
本实施方式中，转子14是伦德尔型(也称为爪极型)转子。转子14的旋转轴14a配置在各组的各相磁传感器MS的径向内侧。旋转轴14a的配置在各磁传感器MS的径向内侧的部分成为N极或S极。从旋转轴14a朝径向呈辐射状地辐射出的磁通与各磁传感器MS交叉。
图5示出了伦德尔型转子的立体图，图6示出了交流旋转电机1的剖视图。转子14具有圆柱状或圆筒状的旋转轴14a、与旋转轴14a一体旋转的励磁铁芯14b、以及卷绕在励磁铁芯14b上的励磁绕组14c。励磁铁芯14b具有嵌合在旋转轴14a的外周面上的圆筒状的中心部14b1、从中心部14b1的轴向一侧X1的端部向径向外侧延伸后在中心部14b1的径向外侧向轴向另一侧X2延伸的多个第一爪部14b2、以及从中心部14b1的轴向另一侧X2的端部向径向外侧延伸后在中心部14b1的径向外侧向轴向一侧X1延伸的多个第二爪部14b3。第一爪部14b2和第二爪部14b3沿周向交替地配置，成为彼此不同的磁极。例如，第一爪部14b2和第二爪部14b3分别设置有6个或8个，极对数为6个或8个。
励磁绕组14c在旋转轴14a和励磁铁芯的中心部14b1的外周部被卷绕成以轴心C为中心的同心圆状。在励磁绕组14c的径向内侧产生轴向的磁通，转子的轴向一侧X1的部分和轴向另一侧X2的部分成为彼此不同的磁极。另外，为了辅助励磁绕组14c，可以在旋转轴14a和励磁铁芯的中心部14b1的外周部设置永磁体。此外，为了减少磁极之间的磁通泄漏，可以在第一爪部14b2和第二爪部14b3之间配置沿周向磁化的永磁体。
因此，在励磁绕组14c被卷绕成以轴心C为中心的同心圆状的伦德尔型转子中，转子的轴向一侧X1的部分和转子的轴向一侧X1的部分成为彼此不同的磁极。以下，说明转子的轴向一侧X1的部分是N极，转子的轴向另一侧X2的部分是S极的情况。N极和S极可以互换，轴向一侧X1和轴向另一侧X2可以互换。
从励磁铁芯14b向轴向一侧X1突出的旋转轴14a的部分和包含第一爪部14b2的励磁铁芯14b的轴向一侧X1的部分成为N极。从励磁铁芯14b向轴向另一侧X2突出的旋转轴14a的部分和包含第二爪部14b3的励磁铁芯14b的轴向另一侧X2的部分成为S极。
<各磁传感器的配置>
各组的各相磁传感器MS配置在转子的轴向一侧X1，与从转子的轴向一侧X1的部分朝径向呈辐射状地辐射出的磁通相交叉。在与磁传感器MS交叉的磁通中，除了径向分量之外，还可以包含轴向分量。
如图6所示，第一组逆变器IN1和第二组逆变器IN2配置在定子18的轴向一侧X1。各组的各相连接线WR从第一组和第二组的电枢绕组延伸到轴向一侧X1，并被连接到第一组和第二组逆变器IN1、IN2。各组的各相连接线WR配置在轴向一侧X1的旋转轴14a的部分的径向外侧，与各组的各相连接线WR相对地配置的各组的各相磁传感器MS被配置在轴向一侧X1的旋转轴14a的部分的径向外侧。
从轴向一侧X1的旋转轴14a的部分朝径向呈辐射状地辐射出的磁通与各组的各相磁传感器MS相交叉。另外，从励磁铁芯14b的轴向一侧X1的端部朝径向呈辐射状地辐射出的磁通也可以与各组的各相磁传感器MS相交叉。
在本实施方式中，如图4所示，第一组磁传感器MS和第二组磁传感器MS沿周向以等角度间隔交替配置。按照MSu1、MSu2、MSv1、MSv2、MSw1、MSw2的顺序，沿周向、以在机械角下π/3(60度)的等角度间隔配置在以轴心C为中心的同一圆上。另外，周向的各磁传感器MS的顺序可以是任意顺序。此外，各磁传感器MS可以不沿周向以等角度间隔配置。另外，通过在周向上以等角度间隔配置各磁传感器MS，可以减小因未相对地配置有磁传感器MS的其他连接线WR的电流所产生的磁通而引起的磁传感器MS的检测误差。如果各磁传感器MS的一部分位于同一圆上，则可以将其作为误差的范畴来处理。
各磁传感器MS(传感器元件)检测与传感器元件交叉的磁通的磁通检测方向DS的磁通密度的分量，并输出与检测到的磁通密度相对应的信号。磁通检测方向DS是与传感器元件的配置方向相对应的特定方向。如图7中沿连接线WR的延伸方向观察到的示意图所示，各磁传感器MS(传感器元件)的磁通检测方向DS被配置成与由流过各连接线WR的电流所产生的磁通的方向平行。即，各磁传感器MS的磁通检测方向DS被配置成与以各连接线WR为中心的周向平行。如图8所示，各磁传感器MS可以设置有集磁芯体20。
图4的例子中，相对地配置有各磁传感器MS的各连接线WR的部分大致沿径向延伸。各磁传感器MS(传感器元件)与连接线WR相对地配置在沿径向延伸的连接线WR的部分的轴向另一侧X2。
各磁传感器MS检测与相对的连接线WR的电流成比例地产生的磁通密度。当磁传感器MS的磁通检测方向DS正交于与传感器元件交叉的径向的转子的磁通时，由于不产生转子的磁通的磁通检测方向DS的磁通密度的分量，所以不会产生因转子的磁通而引起的电流检测误差。然而，当磁传感器MS的磁通检测方向DS不正交于与传感器元件交叉的径向的转子的磁通，而相对于与通过传感器元件的径向正交的平面即径正交平面Por倾斜时，根据倾斜角度θt产生转子的磁通的磁通检测方向DS的磁通密度的分量，从而产生因转子磁通而引起的电流检测误差。
这里，将θt11设为第一组的U1相磁传感器MSu1的磁通检测方向DS11相对于与通过该磁传感器MSu1的中心的径向正交的平面即径正交平面Por11的倾斜角度，将θt21设为第一组的V1相磁传感器MSv1的磁通检测方向DS21相对于与通过该磁传感器MSv1的中心的径向正交的平面即径正交平面Por21的倾斜角度，将θt31设为第一组的W1相磁传感器MSw1的磁通检测方向DS31相对于与通过该磁传感器MSw1的中心的径向正交的平面即径正交平面Por31的倾斜角度。将θt12设为第二组的U2相磁传感器MSu2的磁通检测方向DS12相对于与通过该磁传感器MSu2的中心的径向正交的平面即径正交平面Por12的倾斜角度，将θt22设为第二组的V2相磁传感器MSv2的磁通检测方向DS22相对于与通过该磁传感器MSv2的中心的径向正交的平面即径正交平面Por22的倾斜角度，将θt32设为第二组的W2相磁传感器MSw2的磁通检测方向DS32相对于与通过该磁传感器MSw2的中心的径向正交的平面即径正交平面Por32的倾斜角度。另外，本实施方式中，各磁传感器MS的磁通检测方向DS与轴向正交，并且各磁传感器的倾斜角度θt是以轴心C为中心且相对于通过各磁传感器MS的圆的切线方向的倾斜角度。这里，说明在所有的相中将流过连接线WR的电流的方向设为外径方向的情况，但是也可以在部分或全部相中设为内径方向。在这种情况下，如果将磁通检测方向DS设为相反方向，且与之匹配地设定倾斜角θt，则可以采用同样的考虑方式。
如图9所示，相对地配置有各磁传感器MS的各连接线WR的部分可以沿轴向延伸。磁传感器MS(传感器元件)可以与连接线WR相对地配置在沿轴向延伸的连接线WR的部分的径向内侧。在该情况下，当磁传感器MS的磁通检测方向DS相对于与通过传感器元件的径向正交的平面即径正交平面Por倾斜时，由于根据倾斜角度θt产生了转子的磁通的磁通检测方向DS的磁通密度的分量，因而产生了因转子磁通而引起的电流检测误差。
<电流检测误差的影响>
若考虑到因转子的磁通而引起的电流检测误差，则由各组的各相磁传感器MS检测到的各组的各相电流检测值iu1s～iw2s由下式表示。
[数学式7]
Figure BDA0003306436540000161
这里，iu1是流过第一组的U1相电枢绕组的真实电流值，δu1是因转子磁通而产生的第一组的U1相电流的检测误差分量，iv1是流过第一组的V1相电枢绕组的真实电流值，δv1是因转子磁通而产生的第一组的V1相电流的检测误差分量，iw1是流过第一组的W1相电枢绕组的真实电流值，δw1是因转子磁通而产生的第一组的V1相电流的检测误差分量。Iu2是流过第二组的U2相电枢绕组的真实电流值，δu2是因转子磁通而产生的第二组的U2相电流的检测误差分量，iv2是流过第二组的V2相电枢绕组的真实电流值，δv2是因转子磁通而产生的第二组的V2相电流的检测误差分量，iw2是流过第二组的W2相电枢绕组的真实电流值，δw2是因转子磁通而产生的第二组的V2相电流的检测误差分量。I为各组的电流矢量的大小，β为各组的电流矢量相对于q轴的相位。根据图2所示的第一组电枢绕组和第二组电枢绕组之间的相位差π/6，第二组的三相的真实电流值相对于第一组的三相的真实电流值延迟相位差π/6。
<d轴和q轴的和电流与输出转矩的关系>
交流旋转电机的输出转矩T由下式表示。Pm为极对数，ψ为磁体的交链磁通，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感。这里，利用组间d轴的真实差电流和q轴的真实差电流(id1-id2，iq1-iq2)小于组间d轴的真实和电流和q轴的真实和电流(id1+id2，iq1+iq2)的情况，通过组间d轴的真实和电流和q轴的真实和电流，近似为计算输出转矩T的公式。
[数学式8]
Figure BDA0003306436540000171
通过公式(6)的输出转矩T的近似公式，减小了组间d轴的真实和电流以及q轴的真实和电流(id1+id2，iq1+iq2)中所包含的检测误差分量，从而提高了输出转矩的精度，减小了输出转矩中包含的纹波分量。
<因转子的磁通而引起的d轴和q轴的和电流的检测误差>
将式(5)代入式(1)和式(2)，进行坐标变换后的第一组的d轴电流检测值Id1s和第二组的d轴电流检测值Id2s的和电流、第一组的q轴电流检测值Iq1s和第二组的q轴电流检测值Iq2s的和电流变为式(7)和式(8)。
[数学式9]
Figure BDA0003306436540000172
[数学式10]
Figure BDA0003306436540000173
这里，式(7)右边的第一项是d轴的真实和电流，式(8)右边的第一项是q轴的真实和电流。因此，式(7)右边的第二项和第三项是因转子磁通而引起的d轴的和电流的检测误差分量，式(8)右边的第二项和第三项是因转子磁通而引起的q轴的和电流的检测误差分量。
当基于包含误差的d轴和q轴的电流检测值进行电流反馈控制时，d轴和q轴的真实电流值从d轴和q轴的电流指令值偏移误差量。如式(6)的近似式所示那样，由于输出转矩T根据d轴和q轴的和电流而变化，因此，根据d轴的和电流的检测误差分量和q轴的和电流的检测误差分量，实际的输出转矩偏离与d轴和q轴的电流指令值相对应的目标输出转矩。由于式(7)右边的第二项和第三项的d轴的和电流的检测误差分量以及式(8)右边的第二项和第三项的d轴的和电流的检测误差分量是根据磁极位置θ而振动的振动分量，因此输出转矩T中因检测误差而产生了转矩纹波。
使用各组的各相磁传感器的磁通检测方向DS相对于与通过各磁传感器MS的径向正交的平面即径正交平面Por的倾斜角度θt，由下式表示因转子的磁通而引起的各组的各相电流的检测误差分量δ。
[数学式11]
Figure BDA0003306436540000181
这里，Br是通过各磁传感器的转子的径向的磁通的磁通密度，在本实施方式中，各磁传感器配置在以轴心C为中心的同一圆上，因此，对于各磁传感器为相同的值。通过Br×Sinθt来计算由各磁传感器检测到的转子的磁通密度的分量即转子磁通密度的检测分量Bs。Kbi是从转子磁通密度的检测分量Bs向电流检测值换算的换算系数。倾斜角度θtk1(k是1以上的整数)是第一组的第k相的倾斜角度，并且使用第一相、第二相和第三相来代替U1相、V1相和W1相。倾斜角度θth2(h是1以上的整数)是第二组的第h相的倾斜角度，并且使用第一相、第二相和第三相来代替U2相、V2相和W2相。同样地，Bsk1是第一组的第k相的检测分量，Bsh2是第二组的第h相的检测分量。
若将式(9)代入式(7)及式(8)，则d轴及q轴的和电流的检测值为式(10)及式(11)。
[数学式12]
Figure BDA0003306436540000191
[数学式13]
Figure BDA0003306436540000192
<使用了纹波分量R1、R2的和电流的检测误差的呈现>
这里，第一组的纹波分量R1和第二组的纹波分量R2由式(12)定义。
[数学式14]
Figure BDA0003306436540000193
在这种情况下，磁极位置θ如上述那样，是相对于第一组的U1相电枢绕组的位置在电角度下的转子的磁极(N极)的相位(角度)。在式(12)的第一式中，右边的第一项的正弦函数的相位θ是相对于第一组的U1相电枢绕组Cu1的位置在电角度下的磁极(N极)的相位(角度)θe11，右边的第二项的正弦函数的相位(θ―2π/3)是相对于第一组的V1相电枢绕组Cv1的磁极的相位θe21，右边的第三项的正弦函数的相位(θ+2π/3)是相对于第一组的W1相电枢绕组Cw1的磁极的相位θe31。在式(12)的第二式中，右边的第一项的正弦函数的相位(θ―π/6)是相对于第二组的U2相电枢绕组Cu2的位置在电角度下的磁极的相位θe12，右边的第二项的正弦函数的相位(θ―5π/6)是相对于第二组的V2相电枢绕组Cv2的磁极的相位θe22，右边的第三项的正弦函数的相位(θ+π/2)是相对于第二组的W2相电枢绕组Cw2的磁极的相位θe32。
因此，若将式(12)一般化呈现，则可以得到式(13)。
[数学式15]
Figure BDA0003306436540000201
这里，θek1是相对于第一组的第k相电枢绕组的位置在电角度下的转子的磁极的相位，是从相对于第一组的U1相电枢绕组Cu1的磁极位置θ中减去第一组的第k相电枢绕组相对于第一组的U1相电枢绕组Cu1的相位而获得的相位。Bsk1是由第一组的第k相磁传感器检测出的转子磁通密度的检测分量。θeh2是相对于第二组的第h相电枢绕组的位置在电角度下的转子的磁极的相位，是从相对于第一组的U1相电枢绕组Cu1的磁极位置θ中减去第二组的第h相电枢绕组相对于第一组的U1相电枢绕组Cu1的相位而获得的相位。Bsh2是由第二组的第h相磁传感器检测出的转子磁通密度的检测分量。
<通过纹波分量R1、R2的相互抵消来减小和电流的检测误差>
若用式(12)表现式(10)，则如式(14)所示，式(10)右边的第二项是通过将第一组的纹波分量R1的磁极位置θ的相位提前π/2而获得的数值乘以系数来得到，第三项是通过将第二组的纹波分量R2的磁极位置θ的相位提前π/2而获得的数值乘以系数来得到。若用式(12)表现式(11)，则如式(15)所示，式(11)右边的第二项是通过将第一组的纹波分量R1的磁极位置θ的相位提前π而获得的数值乘以系数来得到，第三项是通过将第二组的纹波分量R2的磁极位置θ的相位提前π而获得的数值乘以系数来得到。
[数学式16]
Figure BDA0003306436540000202
[数学式17]
Figure BDA0003306436540000211
<为了使纹波分量R1、R2相互抵消而设定倾斜角度θt>
由式(14)和式(15)可知，如果第一组的纹波分量R1的正负符号和第二组的纹波分量R2的正负符号彼此不同，则可以相互抵消，从而可以减小d轴和q轴的和电流的检测误差。根据式(12)和式(13)，R1和R2的值因各组的各相转子磁通密度的检测分量Bs而发生变化，根据式(9)，Bs的值因各组的各相磁传感器的磁通检测方向DS的倾斜角度θt而发生变化。
因此，在本实施方式中，设定各组的各相磁传感器的磁通检测方向DS相对于径正交平面Por的倾斜角度θt，以使得第一组的纹波分量R1的正负符号与第二组的纹波分量R2的正负符号互不相同。
根据该结构，第一组的纹波分量R1和第二组的纹波分量R2相互抵消，从而可以减小因转子的磁通而引起的d轴和q轴的和电流的检测误差。因此，如使用式(6)进行说明的那样，通过减小d轴和q轴的和电流的检测误差，可以提高输出转矩的控制精度。
<和电流的检测误差减小的示例>
如式(16)所示，如果设定各磁传感器的倾斜角度θt，则式(17)成立，因此d轴及q轴的和电流的检测值可以用式(18)及式(19)表示。在本例中，在组间将倾斜角度θt及电流的检测误差分量δ设定为正负的反转值的组合是U2相的倾斜角度θt12和U1相的倾斜角度θt11、V2相的倾斜角度θt22和V1相的倾斜角度θt21、W2相的倾斜角度θt32和W1相的倾斜角度θt31。由图2可知，这些组合是由在组间电枢绕组的相位差(电流的相位差)成为最小的第一组的相和第二组的相组合而成，相位差为π/6。
[数学式18]
Figure BDA0003306436540000221
【数19】
Figure BDA0003306436540000222
【数20】
Figure BDA0003306436540000223
【数21】
Figure BDA0003306436540000224
当将式(18)和式(19)与式(7)和式(8)进行比较时，第一组的电枢绕组的d轴和q轴的和电流的检测误差分量的振幅减小到2sin(π/12)＝(√6－√2)/2≒0.517倍。π/12是组间的电枢绕组的相位差π/6的一半。
<和电流的检测误差劣化的比较例>
相反地，示出了d轴和q轴的和电流的检测误差分量的振幅增加的比较例。如式(20)所示，如果设定各磁传感器的倾斜角度θt，则式(21)成立，因此d轴及q轴的和电流的检测值可以用式(22)及式(23)表示。在本例中，在组间将倾斜角度θt及电流的检测误差分量δ设定为正负的反转值的组合是U2相的倾斜角度θt12和V1相的倾斜角度θt21、V2相的倾斜角度θt22和W1相的倾斜角度θt31、W2相的倾斜角度θt32和U1相的倾斜角度θt11。由图2可知，这些组合是由在组间电枢绕组的相位差(电流的相位差)成为第二小的第一组的相和第二组的相组合而成，相位差为π/2。
[数学式22]
Figure BDA0003306436540000231
[数学式23]
Figure BDA0003306436540000232
[数学式24]
Figure BDA0003306436540000233
[数学式25]
Figure BDA0003306436540000234
当将式(22)和式(23)与式(7)和式(8)进行比较时，第一组的电枢绕组的d轴和q轴的和电流的检测误差分量的振幅增加到2sin(5π/12)＝(√6+√2)/2≒1.931倍。5π/12为组间的电枢绕组的相位差π/6与相间的电枢绕组的相位差2π/3之和的一半。
<减小和电流的检测误差的设定方法>
根据上述两个示例，在第一组的电枢绕组和第二组的电枢绕组之间，电流的相位差(或电枢绕组的位置在电角度下的相位差)成为最小的第一组的相和第二组的相的各个组合中，设定各组的各相磁传感器的倾斜角度θt，以使得由第一组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs的正负符号和由第二组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs的正负符号彼此不同。
另外，如式(9)所示，转子磁通密度的检测分量Bs与因转子磁通而引起的电流的检测误差分量δ成比例。此外，若使磁传感器的倾斜角度θt的正负符号不同，则可以使转子磁通密度的检测分量Bs的正负符号不同。
根据该结构，在变换为d轴电流和q轴电流的状态下，在组间相位差成为最小的第一相的电流的检测误差分量δ和第二相的电流的检测误差分量δ彼此的正负符号不同，从而彼此抵消。因此，通过减小d轴和q轴的和电流的检测误差，可以提高输出转矩的控制精度。
并且，如上述的示例那样，在各个组合中，设置各组的各相磁传感器的倾斜角度θt，以使得由第一组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs的绝对值和由第二组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs的绝对值彼此相同。
根据该结构，在变换为d轴电流和q轴电流的状态下，能够提高使得在组间相位差成为最小的第一相的电流的检测误差分量δ和第二相的电流的检测误差分量δ彼此抵消的效果。
本实施方式中，第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ(绕组位置在电角度下的相位差也同样)为Δθ＝－π/6。然而，如果第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ(绕组位置在电角度下的相位差也同样)在下式的范围内，则能够获得下述效果，即：在变换为d轴电流和q轴电流的状态下，使得在组间相位差成为最小的第一相的电流的检测误差分量δ和第二相的电流的检测误差分量δ相互抵消。
[数学式26]
Figure BDA0003306436540000241
如果第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ(绕组位置在电角度下的相位差也同样)在下式的范围内，则抵销效果增强，从而更为优选。
[数学式27]
Figure BDA0003306436540000251
<相位差Δθ＝0的情况>
说明如下情况：如图10所示那样，第二组的三相电枢绕组Cu2、Cv2、Cw2的位置相对于第一组的三相电枢绕组Cu1、Cv1、Cw1的位置在电角度下的相位差Δθ(电流的相位差也同样)被设定为0(Δθ＝0)。
在这种情况下，d轴和q轴的和电流的检测值可以用式(26)和式(27)来表现。
[数学式28]
Figure BDA0003306436540000252
[数学式29]
Figure BDA0003306436540000253
如式(26)和式(27)所示，在第一组的电枢绕组和第二组的电枢绕组之间，电流的相位差为0的第一组的相和第二组的相的各个组合中，优选为设定各组的各相磁传感器的倾斜角度θt，以使得由第一组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs和由第二组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs之间的正负符号彼此不同，绝对值彼此相同。
若按此方式进行设定，则如下式所示，第一组的电流的检测误差分量δ和第二组的电流的检测误差分量δ可以完全抵消，d轴和q轴的和电流的检测误差分量变为0。因此，可以最大限度地提高输出转矩的控制精度。
[数学式30]
Figure BDA0003306436540000261
此时，如下式所示，第一组的纹波分量R1和第二组的纹波分量R2的合计值变为0。
[数学式31]
R1+R2＝0···(29)
<异常判定>
理想情况下，如果设定为式(16)和式(17)，则根据式(5)，如下式所示，各组的各相电流的检测误差分量δ彼此完全抵消，第一组的三相电流检测值之和与第二组的三相电流检测值之和的合计值变为0。
[数学式32]
(iu1s+iv1s+iw1s)+(iu2s+iv2s+iw2s)＝0···(30)
另一方面，当配置各组的各相磁传感器以使得各组的各相电流的检测误差分量δ未完全抵消时，合计值变为从0偏移后的规定值。
因此，如下式所示，电枢电流检测部32在第一组的三相电枢绕组的电流检测值之和和第二组的三相电枢绕组的电流检测值之和的合计值超过预先设定的判定范围时，判定为发生了异常。
[数学式33]
isum_min≤(iu1s+iv1s+iw1s)+(iu2s+iv2s+iw2s)≤isum_max···(31)
电枢电流检测部32在式(31)成立时判定为正常，在式(31)不成立时判定为异常。这里，将因磁传感器的温度特性和历年变化等偏差因素而引起的变动幅度考虑在内，来预先设定判定下限值isum_min和判定上限值isum_max。
2.实施方式2
参照附图说明实施方式2所涉及的电流检测装置。与实施方式1相同，电流检测装置被组装到交流旋转电机1和控制装置10中。对与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的交流旋转电机1和控制装置10的基本结构与实施方式1相同，但是第一组的电枢绕组和第二组的电枢绕组之间的相位差Δθ不同于实施方式1，并且相应地，各磁传感器的倾斜角度θt的设定不同于实施方式1。
在本实施方式中，如图11所示那样，第二组的三相电枢绕组Cu2、Cv2、Cw2的位置相对于第一组的三相电枢绕组Cu1、Cv1、Cw1的位置在电角度下的相位差Δθ被设定为Δθ＝-π/3(-60度)。
因此，在本实施方式中，在式(1)至式(4)中的第一组的坐标变换和第二组的坐标变换之间设置相位差π/3(数学式省略)。此外，由各组的各相磁传感器MS检测到的各组的各相电流检测值iu1s～iw2s由下式表示。第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ为Δθ＝-π/3。
[数学式34]
Figure BDA0003306436540000281
在这种情况下，d轴和q轴的和电流的检测值可以用式(33)和式(34)来表现。
[数学式35]
Figure BDA0003306436540000282
[数学式36]
Figure BDA0003306436540000283
因此，通过将各检测误差分量δ设定为满足式(35)，由此可以使第一组的电流的检测误差分量δ与第二组的电流的检测误差分量δ完全抵消，并且如式(36)所示，可以使d轴和q轴的和电流的检测值中包含的电角度的一阶误差分量为0。
[数学式37]
Figure BDA0003306436540000284
[数学式38]
Figure BDA0003306436540000291
为了满足式(35)，例如，可以设定各磁传感器的倾斜角度θt以满足式(37)。
[数学式39]
Figure BDA0003306436540000292
在式(35)和式(37)中，在组间检测误差分量δ和倾斜角度θt对应的组合被设定为U2相和W1相、V2相和U1相、W2相和V1相，如图11所示，是在组间相位差变为最大的第一组的相和第二组的相的组合。
因此，在第一组的电枢绕组和第二组的电枢绕组之间，电流的相位差(或电枢绕组的位置的相位差)成为最大的第一组的相和第二组的相的各个组合中，可以设定各组的各相磁传感器的倾斜角度θt，以使得由第一组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs的正负符号和由第二组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs的正负符号彼此相同。
另外，如式(9)所示，转子磁通密度的检测分量Bs与因转子磁通而引起的电流的检测误差分量δ成比例。此外，若使磁传感器的倾斜角度θt的正负符号相同，则可以使转子磁通密度的检测分量Bs的正负符号相同。
根据该结构，在变换为d轴电流和q轴电流的状态下，在组间相位差成为最大的第一相的电流的检测误差分量δ和第二相的电流的检测误差分量δ彼此的正负符号不同，从而彼此抵消。因此，通过减小d轴和q轴的和电流的检测误差，可以提高输出转矩的控制精度。
并且，如上述的示例那样，在各个组合中，设定各组的各相磁传感器的倾斜角度θt，使得由第一组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs和由第二组的相的磁传感器所产生的转子磁通密度的检测分量Bs彼此相同。
根据该结构，在变换为d轴电流和q轴电流的状态下，能够提高使得在组间相位差成为最大的第一相的电流的检测误差分量δ和第二相的电流的检测误差分量δ彼此抵消的效果。
本实施方式中，第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ(绕组位置在电角度下的相位差也同样)为Δθ＝－π/3。然而，如果第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ(绕组位置在电角度下的相位差也同样)在下式的范围内，则能够获得下述效果，即：在变换为d轴电流和q轴电流的状态下，使得在组间相位差成为最大的第一相的电流的检测误差分量δ和第二相的电流的检测误差分量δ相互抵消。
[数学式40]
Figure BDA0003306436540000301
如果第二组的电枢绕组的电流相对于第一组的电枢绕组的电流的相位差Δθ(绕组位置在电角度下的相位差也同样)在下式的范围内，则抵销效果增强，从而更为优选。
[数学式41]
Figure BDA0003306436540000302
另外，各磁传感器MS与各组的逆变器中正极侧开关元件和负极侧开关元件的各相的串联电路所具备的连接线相对地配置，各组的逆变器可以被配置在与从转子辐射出的径向上的磁通相交叉的部位。
虽然本申请记载了各种示例性实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。
标号说明
1交流旋转电机，4励磁绕组，14转子，18定子，Bs转子磁通密度的检测分量，C轴心，DS磁通检测方向，MS磁传感器，Por径正交平面，R1第一组的纹波分量，R2第二组的纹波分量，WR连接线，X1轴向的一侧，θt磁通检测方向相对于径正交平面的倾斜角度，Δθ相位差。

Claims (12)

1.一种电流检测装置，在具有转子、以及设有第一组的n相电枢绕组和第二组的n相电枢绕组(n是3以上的整数)的定子的交流旋转电机中，基于与用于向各组的各相电枢绕组提供电流的各组的各相连接线相对地配置的各组的各相磁传感器的输出信号，检测流过各组的各相电枢绕组的电流，该电流检测装置的特征在于，
各组的各相所述磁传感器配置在与从所述转子朝径向呈辐射状地辐射出的磁通相交叉的位置，
在所述第一组的n相电枢绕组中，在将所述转子的磁极相对于第一组的第k相电枢绕组的在电角度下的相位设为θek1，将由第一组的第k相所述磁传感器检测出的所述转子的磁通密度的分量即转子磁通密度的检测分量设为Bsk1时，第一组的纹波分量即R1被设为
[数学式1]
Figure FDA0003306436530000011
在所述第二组的n相电枢绕组中，在将所述转子的磁极相对于第二组的第h相电枢绕组的在电角度下的相位设为θeh2，将由第二组的第h相所述磁传感器检测出的所述转子的磁通密度的分量即转子磁通密度的检测分量设为Bsh2时，第二组的纹波分量即R2被设为
[数学式2]
Figure FDA0003306436530000012
时，
设定各组的各相所述磁传感器的磁通检测方向相对于与通过各所述磁传感器的径向正交的平面即径正交平面的倾斜角度，以使得所述第一组的纹波分量的正负符号与所述第二组的纹波分量的正负符号互不相同。
2.如权利要求1所述的电流检测装置，其特征在于，
设定各组的各相所述磁传感器的所述倾斜角度，以使得所述第一组的纹波分量和所述第二组的纹波分量的合计值成为零。
3.如权利要求1或2所述的电流检测装置，其特征在于，
所述第二组的n相电枢绕组的电流相对于所述第一组的n相电枢绕组的电流的相位差即Δθ在－π/3＜Δθ＜π/3的范围内，
在所述第一组的n相电枢绕组和所述第二组的n相电枢绕组之间，电流的相位差成为最小的第一组的相和第二组的相的各个组合中，设定各组的各相所述磁传感器的所述倾斜角度，以使得由第一组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量的正负符号与由第二组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量的正负符号彼此不同。
4.如权利要求3所述的电流检测装置，其特征在于，
在各个所述组合中，设定各组的各相所述磁传感器的所述倾斜角度，以使得由第一组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量的绝对值与由第二组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量的绝对值彼此相同。
5.如权利要求3或4所述的电流检测装置，其特征在于，
所述Δθ在－π/6≦Δθ≦π/6的范围内。
6.如权利要求1或2所述的电流检测装置，其特征在于，
所述第二组的n相电枢绕组的电流相对于所述第一组的n相电枢绕组的电流的相位差即Δθ在－2π/3＜Δθ＜0的范围内，
在所述第一组的n相电枢绕组和所述第二组的n相电枢绕组之间，电流的相位差成为最大的第一组的相和第二组的相的各个组合中，设定各组的各相所述磁传感器的所述倾斜角度，以使得由第一组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量的正负符号与由第二组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量的正负符号彼此相同。
7.如权利要求6所述的电流检测装置，其特征在于，
在各个所述组合中，设定各组的各相所述磁传感器的所述倾斜角度，以使得由第一组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量与由第二组的相的所述磁传感器所产生的所述转子磁通密度的检测分量彼此相同。
8.如权利要求6或7所述的电流检测装置，其特征在于，
所述Δθ在－π/2≦Δθ≦－π/6的范围内。
9.如权利要求1至8的任一项所述的电流检测装置，其特征在于，
各组的各相所述磁传感器配置在以轴心为中心的同一圆上。
10.如权利要求1至9的任一项所述的电流检测装置，其特征在于，
在所述第一组的n相电枢绕组的电流检测值之和与所述第二组的n相电枢绕组的电流检测值之和的合计值超过预先设定的判定范围时，判定为发生了异常。
11.如权利要求1至10的任一项所述的电流检测装置，其特征在于，
所述转子中设有励磁绕组。
12.如权利要求1至11的任一项所述的电流检测装置，其特征在于，
所述转子是励磁绕组被卷绕成以轴心为中心的同心圆状的伦德尔型的转子，且转子的轴向一侧的部分成为N极或S极，
各组的各相所述磁传感器配置在转子的轴向一侧，与从转子的轴向一侧的部分朝径向呈辐射状地辐射出的磁通相交叉。
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